2016 Fiscal Year Research-status Report
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15K20953
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
笠松 秀輔 東京大学, 物性研究所, 助教 (60639160)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 第一原理計算 / 誘電体 / 強誘電体 / 負のキャパシタンス / 分極 / 量子キャパシタンス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
二層グラフェンの電場応答－誘電応答と電子状態の変調－
近年の酸化物エレクトロニクスにおいて、グラフェンに代表される二次元系や、酸化物界面の二次元電子ガスを電極やチャネル材料として用いることが検討されている。応用上は高いキャリア移動度や負のキャパシタンスの発現などが期待される。このような低次元系では、従来の一般的な3次元バルク金属と異なり、電場やドーピングによって電子構造が変調されやすく、誘電応答に対する量子効果、すなわち量子キャパシタンスの成分が無視できなくなる。本研究課題で調べる酸化物界面の誘電応答は、電極に由来する量子キャパシタンスの成分も含まれる。そこで本論文では、界面の誘電応答変調の統一的理解に向けてのステップとして、チャネル材料として期待される二層グラフェンの電場応答を調べた。まず、面直方向の電場によってバンドギャップが生じるという先行研究の結果を再現し、この状況で二層グラフェンの誘電率を評価した。内部電場と外部電場の比から求めた誘電率の値は6程度であり、また、非常に弱いが有限の電場強度依存性を見いだした。ドーピングによるバンドギャップの変化は、実験的に現実的な範囲では電場に比べてやく1／10とかなり小さいことが分かった。
欠陥を含む酸化物界面の誘電応答解析－
材料のプロセス条件などによって誘電応答が異なることはよく知られているが、その微視的起源については十分明らかにはされていない。そこで今年度は、金属／酸化物／金属構造の酸化物中の欠陥が誘電応答に及ぼす影響を調べる計算を開始した。予備的な結果で計算精度の吟味は不十分であるが、欠陥が界面近傍にある場合は誘電率が若干向上し、バルク中にある場合は低下する傾向が見られた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
計画どおり、界面に欠陥がある場合の誘電応答の計算を開始した。また、当初は想定していなかった量子キャパシタンスについても取り組みを行い、本課題における重要性を再認識した。一方、界面の欠陥分布を明らかにするためのモンテカルロ法などを援用したシミュレーションについては、検討中であり、実施には至っていない。
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| Strategy for Future Research Activity |
界面に欠陥がある場合の誘電応答計算を推し進める。また、モンテカルロ法、動的モンテカルロ法などと第一原理計算を組み合わせたシミュレーションコードを開発し、実験の条件下で現れる欠陥分布について検討を行う。
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| Causes of Carryover |
国際会議の参加について検討したところ、想定より近場であったり、時期的に航空券の費用が小さく済んだため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
国際会議および国内会議の参加に使用する計画である。
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